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Befestigungsvorrichtung für Schneidelemente
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Befestigung von mit
Spannmulden ausgestatteten Schneidelementen, insbesondere von Wendeschneidplatten,
an Werkzeughaltern, mit einem Spannarm, der sich in der Spannmulde auf dem Schneidelement
abstützt und der über eine Befestigungseinheit mit Spannrichtung auf den Werkzeughalter
mit diesem in Verbindung steht.
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Bei den bekannten Befestigungsvorrichtungen der genannten Gattung
wird der Spannarm durch Anziehen der beispielsweise als Spannschraube ausgebildeten
Befestigungseinheit gegen das Schneidelement gedrückt, wodurch dieses in der zugehörigen
Schneidelement-Aufnahme des Werkzeug= halters festgehalten wird. Da sowohl die Spannmulde
als auch die Aufnahme - die meistens eine Auflagefläche und mehrere der Lagesicherung
dienende Seitenflächen aufweist - insbesondere fertigungsbedingte Ungenauigkeiten
aufweisen, läßt sich eine exakte Lagesicherung des Schneidelements in der Aufnahme
normalerweise nicht erreichen. Während des Arbeitseinsatzes des Schneidelements
kann dieses daher bezüglich der Aufnahme unerwünschte Bewegungen ausführen, die
eine exakte Bearbeitung des in Frage kommenden Werkstücks zumindest erschweren und
ggf. einen Bruch des Schneidelements zur Folge haben.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die eingangs erwähnte
Befestigungsvorrichtung in der Weise weiter zu entwickeln, daß das Anziehen der
Befestigungseinheit nicht nur eine Kraftwirkung in Spannrichtung, d.h. in Richtung
auf die Auflagefläche der Schneidelement-Aufnahme, sondern auch eine die seitliche
Anlage in der Aufnahme sicherstellende Kraftwirkung zur. Folge hat. Trotz dieser
Kraftwirkung in zwei verschiedenen Richtungen soll die zu entwickelnde Befestigungsvorrichtung
verhältnismäßig einfach aufgebaut und wenig störanfällig sein.
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Die gestellte Aufgabe wird durch eine Befestigungsvorrichtung gelöst,
die im wesentlichen die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Der der Erfindung zugrunde
liegende Lösungsgedanke besteht danach insbesondere darin, den in die Spannmulde
eingreifenden Spannarm aus zumindest zwei elastisch gegeneinander beweglichen Spannfingern
aufzubauen, die entweder insbesondere die seitliche Anlage des Schneidelements quer
zur Spannrichtung oder insbesondere die Auflage des Schneidelements in Spannrichtung
am Werkzeughalter, d.h. in Richtung auf die Auflagefläche der bereits erwähnten
Schneidelement-Aufnahme, bewirken. Die Spannfinger, also der bzw. die Vorspannfinger
und der bzw. die Hauptspannfinger, können so ausgebildet sein, daß sie beim Anziehen
der Befestigungseinheit entweder gleichzeitig oder auch nacheinander auf die Spannmulde
des Schneidelements einwirken; im letztgenannten Fall wird zunächst über den bzw.
über die Vorspannfinger die seitliche Anlage des Schneidelements in der Aufnahme
sichergestellt, bevor anschließend über den bzw. ~die Hauptspannfinger die endgültige
Befestigung durch Anpressen des Schneidelements in
Richtung auf
die Anfiaqefläche herbeigeftthrt wird.
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Der Bewegungsspielraum der Spannfinger gegeneinander läßt sich in
besonders einfacher Weise dadurch verwirklichen, daß diese durch einen außerhalb
der Spannebene liegenden Spalt von einander getrennt sind (Anspruch 2); die Spalthöhe
parallel zur Spannebene legt dabei den Bewegungsspielraum der Spannfinger gegeneinander
fest.
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Die Länge des Spaltes, welcher vom Endabschnitt des Spannarms im Bereich
der Spannmulde in Richtung auf die Befestigungseinheit ausgeht, richtet sich nach
den Federeigenschaften des verwendeten Werkstoffs.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Spannarm teilweise geschlitzt,
so daß die Spannfinger außerhalb des dadurch entstandenen Spaltbereichs als feste
Bestandteile des Spannarms ineinander übergehen (Anspruch 3).
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Es ist jedoch auch möglich, die Spannfinger aus Einzelteilen herzustellen
und sie außerhalb des Spaltbereichs entweder unmittelbar oder mittelbar über Zwischenstücke
aneinander zu befestigen (Anspruch 4)#; die Befestigung der Einzelteile kann beispielsweise
durch Schrauben, Kleben, Schweiß#en oder Löten erfolgen. Der Vorteil dieser Ausführungsform
besteht insbesondere darin, daß die die Spannfinger bildenden Einzelteile aus Werkstoffen
mit unterschiedlichen Ei#genschaften, insbesondere Federeigenschaften, bestehen
können. Insbesondere ist es möglich, beispielsweise nur die als Vorspannelemente
dienenden Vorspannfinger aus Federstahl herzustellen (Anspruch 6).
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Der Erfindungsgegenstand kann dadurch weiter ausgestaltet sein, daß
der Spalt zwischen den Spannfingern
zumindest teilweise, insbesondere
auf einem Teil seiner Längserstreckung, mit einem elastischen Werkstoff ausgefüllt
ist (Anspruch 5). Der elastische Werkstoff, insbesondere Gummi oder ein geeigneter
Kunststoff, kann zur Schwingungsdämpfung und/oder dazu verwendet werden, eine Verschmutzung
des Spaltes während des Zerspanungsvorgangs zu verhindern.
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Das Verhältnis der Stärke zwischen den Vorspann fingern und den Hauptspannfingern
hängt von der jeweils gewünschten Kraftwirkung quer zur Spannrichtung bzw. in Spannrichtung
ab. Vorzugsweise weisen die Vorspannfinger - in Richtung der Spannebene gesehen
- eine geringere Material stärke auf als die Hauptspannfinger (Anspruch 7).
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Die Länge des Spalts zwischen den Spannfingern ist zweckmäßigerweise
so bemessen, daß dieser - von der Spannmulde-in Richtung auf die Befestigungseinheit
gesehen - allenfalls unmittelbar vor dieser endet (Anspruch 8); der Spalt kann sich
jedoch auch bis in den Bereich der Bohrung für die Befestigungseinheit oder unter
Umständen auch über diese hinaus erstrecken.
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Um die gewünschte Wirkung der Spannfinger auf das Schneidelement sicherzustellen,
sind die Spannfinger und der sie trennende Spalt im Bereich des Schneidelements
in Richtung auf dieses abgewinkelt (Anspruch 9).
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Die Lagesicherung des Schneidelements- bezüglich des Werkzeughalters
kann ggf. dadurch weiter verbessert.
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werden, daß - bedingt durch eine geeignete Abstimmung der Abmessungen
zwischen Spannfinger und Spannmulde -sich zumindest einer der Spannfinger außerhalb
der der Befestigungseinheit zugewandten Rückwand der Spannmulde zusätzlich an deren
Seitenwänden abstützt (Anspruch 10). Die Breite des betreffenden Spannfingers bzw.
der betreffenden Spannfinger stimmt dabei
also mit der Breite der
Spannmulde überei#n; je nach der Form der in Frage kommenden Spannfinger kann sich
eine punktförmige, linienhafte oder auch flächenhafte Berührung mit den Seitenwänden
ergeben.
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Bei Ausführungsformen mit lediglich zwei Spannfingern (d.h. einem
Hauptspannfinger und einem Vorspannfinger) ist der Vorspannfinger vorzugsweise so
ausgebildet, daß er lediglich linienhaft an der Rückwand der Spannmulde anliegt
(Anspruch 11).
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Jeder Hauptspannfinger stützt sich vorteilhaft über seinen der Grundfläche
der Spannmulde zugewandten Endabschnitt flächig an dieser ab (Anspruch 12). Es ist
jedoch auch möglich, den in die Spannmulde eingreifenden Eingriffsabschnitt des
Spannarms nach Art einer Kugelkalotte auszubilden (Anspruch 13).
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Die Verwendung des Erfindungsgegenstandes ist nicht auf Schneidelemente
mit in bestimmter Weise ausgebildeten Spannmulden beschränkt; diese können beliebig
ausgebildet sein, also beispielsweise nach Art einer Kugelkalotte, auaderförmig
gegebenenfalls mit abgerundeten Übergängen, pyramidenförmig oder kegelstumpfförmig.
Wesentlich ist in diesem Zusammenhang lediglich, daß der Eingriffsabschnitt des
Spannarms ggf.
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der Form der Spannmulde angepaßt ist,.damit' die den Spannarm bildenden
Haupt- und Vorspannfinger die ihnen bestimmte Aufgabe erfüllen können (Anspruch
14).
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Der Erfindungsgegenstand wird nachfolgend anhand mehrerer in der Zeichnung
dargestellter Ausführungsbeispiele im einzelnen erläutert.
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Es zeigen:
Fig. 1 schematisch einen Längsschnitt
durch ein Schneidwerkzeug, d.essen Spannarm zwei Spannfinger aufweist, Fig. 2 a,
b einen Teilschnitt durch einen Spannarm mit zwei Spannfingern im Bereich einer
Wendeschneidplatte, und zwar bei nicht angezogener bzw. bei angezogener Spanneinheit,
Fig. 3 a, b einen Teillängsschnitt durch eine Wendeschneidplatte mit einer Spannmulde
in Form eines Kugelabschnitts bzw. einen Schnitt nach Linie III-III in Fig. 3 a,
und Fig. 4 a, b einen Teillängsschnitt durch eine Wendeschneidplatte mit einer Spannmulde
in #Form eines Pyramidenstumpfes bzw. einen Schnitt nach Linie IV-IV in Fig. 4 a.
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Das (in Fig. 1 schematisch dargestellte) Schneidwerkzeug weist als
wesentliche Bestandteile einen Werkzeug-# halter 1 mit einer Aufnahme 2, eine Wendeschneidplatte
3 und einen Spannarm 4 mit einer Befestigungsbohrung 4' für eine nicht dargestellte
Befestigungseinheit in Form einer Spannschraube. auf; diese stützt sich - ggf. unter
Zwischenschaltung eines Federelements - über einen Führungsabschnitt an dem oben
liegenden Z#entrierabschnitt# 4" der Bohrung 4- ab.
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Der Spannarm 4 ist auf der von der Wendeschneidplatte 3 abgewandten
Seite mit einem ggf. auf dem Werkzeughalter 1 aufliegenden Stützfuß 5 ausgestattet.
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Die mit einer Spannmulde 6 ausgestattete Wendeschneidplatte 3 ist
einerseits über die unten liegende Auflagefläche 7 und andererseits über zumindest
eine Seitenwand 8 sowie die der Befestigungseinheit bzw. der Bohrung 4' zugewandte
Rückwand 9 der Aufnahme gehalten.
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Der Spannarm 4 ist - ausgehend von seinem in die Spannmulde 6 eingreifenden
Eingriffsabschnitt 10 mit Blickrichtung auf die Bohrung 4'-mit einem Spalt 11 versehen,
der vor der Bohrung 4' in einer Abschlußbohrung 12 endet und der senkrecht zur Spannebene,
d.h. senkrecht zur Zeichenebene verläuft; die in der Zeichenebene liegende Spannebene
ist gleichzeitig durch den Pfeil 13 festgelegt, welcher die auf den Werkzeughalter
1 zielende Spannrichtung andeutet.
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Abhängig von den gewünschten Werkstoffeigenschaften und dem gewünschten
Betriebsverhalten kann der Spalt 11 in Richtung auf den Stützfuß 5 des ~Spannarms
4 bis in den Bereich der Bohrung 4' oder über diese hinaus verlängert werden.
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Bedingt durch den Spalt 1.1 weist der Spannarm 4 in dem der Wendeschneidplatte
3 zugewandten Bereich zwei Spannfinger auf, nämlich einen oberen, stärker dimensionierten
Hauptspannfinger 14 und einen unteren, schwächer dimensionierten Vorspannfinger
15. Der Verlauf des Spaltes 11 ist vorzugsweise der# äußeren. Form des Spannarms
4 angepaßt, entsprechendes gilt für die Ausbildung insbesondere des Vorspannfingers
15 im:Hinblick auf den zugehörigen Teil der Spannmulde 6.
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Beim Anziehen der nicht dargestellten Befestigungseinheit in Richtung
auf den Werkzeughalter 1 bewirkt der Vorspannfinger 15 insbesondere die seitliche
Anlage der Wendeschneidplatte 3 quer zur Spannrichtung (Pfeil 13) an der Rückwand
9 der Aufnahme 2; der Hauptspann-
finger 14 stützt sich über seinen
Endabschnitt 14#', welcher der Grundfläche 6' der Spannmulde 6 zugewandt ist, auf
der Wendeschneidplatte 3 ab und bewirkt dadurch deren Auflage in Richtung der Spannrichtung
(Pfeil 13) an der Auflagefläche 7 der Aufnahme 2.
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Die bereits erwähnte Dimensionierung des Hauptspannfingers 14 und
des Vorspannfingers 15 hängt von der jeweils aufzubringenden Kraft ab; der Bewegungssp#ielraum
der beiden Spannfinger gegeneinander ist durch die Spalthöhe h (vgl. Fig. 2) parallel
zur Spannebene (Pfeil 13) festgelegt.
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Das Verhalten.der Spannfinger i4 und 15 im Verlauf des Sp#annvorgangs
läßt sich am besten anhand der Fig.2 verdeutlichen.
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Vor dem Anziehen der Befestigungseinhei#t in Richtung des Pfeiles
13 (vgl. Fig. 1) liegt die Wendeschneidplatte 3 auf der Auflagefläche 7 auf, ohne
die Rückwand 9 der Aufnahme zu berühren. Der Endabschnitt 14' bzw. 15' der Spannfinger
befindet sich noch oberhalb der Grundfläche 6' der Spannmulde 6, d.h. die Spannfinger
greifen nur mit einem Teil ihres Eingriffsabschnitts 14" bzw. 15" in die Spannmulde
ein.
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Durch Anziehen der Befestigungseinheit wird der S#pannarm mit den
Spannfingern 14 und 15 in Richtung des Pfeiles 13 auf den Werkzeughalter 1 zu bewegt-,
wodurch unter Einwirkung des Eingriffsabschnitts 15" des Vorspannfingers 15 die
Wendeschneidplatte 3 nach rechts mitgeführt und schließlich an der Rückwand 9 mit
einer bestimmten Kraft festgehalten wird.
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Die Fortsetzung des Spannvorgangs führt schließlich zu einer Bewegung
des Hauptspannfingers in die in Fig.2] strichpunktiert angedeutete Klemmstellung,
in welcher der Endabschnitt 15' auf der Grundfläche 6' der' Spannmulde (, mit einer
bestimmten spannkraft auflicht;
während der Bewegung des Hauptspannfingers
in die Klemmstellung bleibt die Stellung des Vorspannfingers 15 praktisch unverändert.
Ermöglicht wird die Relativbewegung zwischen den beiden Spannfingern durch die Verwendung
eines Werkstoffs mit geeigneten Federeigenschaften.
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Die Spannkraft, die mittels der Befestigungseinheit auf den Spannarm
4 aufgebracht wird, bewirkt also sowohl die seitliche Anlage als auch die Auflage
der Wendeschneidplatte am Werkzeughalter 1 bzw. an den zugehörigen Flächen 7 und
9 der Aufnahme 2 (vgl. Fig. 1). Diese Doppelklemmung gewährleistet eine einwandfreie
Befestigung.'der Wendeschneidplatte 3 während des Arbeitseinsatzes.
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Die Ausbildung der Spannfinger 14 und 15 im Bereich der Spannmulde
6, d.h. die Ausbildung des jeweiligen Eingriffsabschnitts 14" bzw. 15"kann beliebig
sein und wird allenfalls durch die Form der Spannmulde selbst beeinf#lußt. Diese
kann also insbesondere so ausgestaltet sein, daß sich die Wendeschneidplatte möglichst
einfach und preisgünstig, beispielsweise durch Pressen, herstellen läßt.
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Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform weist die Wendeschneidplatte
3 eine Spannmulde 6 in Form eines Kugelabschnitts auf, an den die Eingriffsabschnitte
14" und 15" der Spannfinger 14 und 15 angepaßt sind.
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Die beiden Spannfinger sind bezüglich des Kugelabschnitts so angeordnet,
daß der Endabschnitt 14' des Hauptspannfingers 14 im Bereich der Mittelachse 6"
des Kugelabschnitts auf der Wendeschneidplatte 3 aufliegt.
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Die Breite der Spannfinger 14'und 15 (vgl. Fig. 3b) ist so gewählt,
daß diese den Kugelabschnitt insoweit praktisch ausfüllen, d.h. auch seitlich anliegen.
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Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform, deren Wendeschneidplatte
3 eine Spannmulde 6 in Form eines Pyramidenstumpfes aufweist, sind die Spannfinger
14 und 15 sowohl hinsichtlich ihres Eingriffsabschnitts 14" bzw. 15" als auch hinsichtlich
ihres Querschnitts unterschiedlich ausgebildet. während der in der Zeichenebene
liegende Querschnitt des Hauptspannfingers 1.4 einen kreisförmig gerundeten Eingriffsabsc#hnitt
14" aufweist, ist der entsprechende Querschnitt des Vorspannfingers 15 der zugehörigen
Schräg-.
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fläche der Spannmulde 6 angepaßt. Bedingt durch die Form seines Eingriffsabschnitts
stützt sich der Hauptspannfinger 14 in der Nähe der Mittelachse 6" lediglich linienhaft
an der Grundfläche 6' der Spannmulde ab.
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Die Form des Hauptspannfingers quer zur Zeichenebene (vgl. Fig. 4b)
ist der Spannmulde 6 so angepaßt, daß der Eingriffsabschnitt 14" diese insoweit
vollständig ausfüllt, also auch eine Fixierung der .Wendeschneidplatte quer zur
Zeichenebene bewirkt.
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Der Vorspannfinger 15 dagegen ist quer zur Zeichenebene (Fig. 4b)
nach Art eines Kreisabschnitts ausgebildet und berührt demzufolge die ihm gegenüber
liegende Wand 6" der Spannmulde 6 lediglich linienhaft.
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Im Gegensatz zu der in Fig. 1 und Fig. 2 darges#tellten Ausführungsform
kann der Spannarm mehrere aus Einzelteilen bestehende Spannfinger aufweisen, die
entsprechend den gewünschten Eigenschaften ggf. aus verschiedenen Werkstoffen bestehen
können. Insbesondere kann dabei der Vorspannfinger 15 (im Gegensatz zum zugehörigen
Hauptspannfinger 14) aus Federstahl gefertigt sein.
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Die Wirkung und Handhabung der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung
kann insbesondere dadurch weiter verbessert werden#, daß der Spalt 11, zumindest
auf einem Teil seiner Längserstreckung, mit Gummi ausgefüllt ist. Dieses dämpft
einerseits die beim Zerspanungsvorgang auftretenden Erschütterungen bzw. Schwingungen
und verhindert andererseits.
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eine Verschmutzung und ggf. Blockierung des Spaltes 11.
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Der Erfindungsgegenstand kann im übrigen auch bei Schneidwerkzeugen
und bei Spanna#rmen zur Anwendung kommen, -die andersartig als in Fig. 1 dargestellt
ausgebildet sind.
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Wesentlich ist in dem hier interessierenden Zusammenhang eine geeignete
Ausbildung'sowohl des Spannarms, d.h. insbesondere des Vorspannfingers, als auch
der Spannmulde, d.h. insbesondere des mit dem Vorspannfinger zusammenwirkenden Teils
der Spannmulde, die eine exakte Ausrichtung und Befestigung der Wendeschneidplatte
in der Aufnahme des Schneidwerkzeugs ermöglichen. Die Spannmulde und der Vorspannfinger
müssen also hinsichtlich ihrer Ausbildung so aufeinander abgestimmt sein und so
ineinandergreifen, daß die Wendeschneidplatte beim Anziehen der Befestigungseinheit
auch gegen die Seitenwand bzw. Seitenwände und die Rückwand der Aufnahme gedrückt
wird.